污水處理廠PLC自動控制系統(tǒng)應(yīng)用

【摘 要】目前城市生活污水排放已是我國城市水的主要污染源，城市生活污水處理是當(dāng)前和今后城市節(jié)水和城市水環(huán)境保護工作的重中之重，這就要求我們要把處理生活污水設(shè)施的建設(shè)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要內(nèi)容來抓。為確保污水處理工藝和設(shè)備能夠長期安全可靠地運行，需要建立一套集管理和控制為一體的智能控制系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】PLC；污水處理；自動控制

一、污水處理廠自動控制系統(tǒng)設(shè)計原則

污水處理廠自動控制系統(tǒng)為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和出水水質(zhì)，在設(shè)計控制系統(tǒng)時應(yīng)遵循以下基本原則：

(1)可靠性原則：污水處理關(guān)系到一個城市居民的身體健康和居住投資環(huán)境，因此設(shè)計的可靠性原則為各原則之首。

(2)技術(shù)成熟性原則：在設(shè)計中，既要考慮滿足設(shè)計的需要，又要注重采用成熟、先進、便于日后維護的設(shè)備和技術(shù)。

(3)技術(shù)經(jīng)濟性原則：注重現(xiàn)在及將來技術(shù)發(fā)展的需要，選用實用強、兼容性好、性價比高的方案和設(shè)備配置。

二、整體方案設(shè)計

污水處理廠的設(shè)備量大、信號類型多、控制地點分散，采用以繼電器和各種控制開關(guān)為主的就地控制方式，故障率高且控制精度低，很難實現(xiàn)集中監(jiān)控和統(tǒng)一管理。為了提高生產(chǎn)率，穩(wěn)定出水質(zhì)量，自動控制系統(tǒng)一般采用DCS方式，在中央控制室對整個下況進行監(jiān)視并發(fā)布調(diào)試命令，各工序采用獨立原理進行系統(tǒng)配置和運行。自動控制系統(tǒng)采用開放式工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過中央控制室完成對MCCl、MCC2控制站的遠程控制，對每個控制點提供3種控制方式，實現(xiàn)各個工藝單元的邏輯控制功能，并實現(xiàn)與MCC4的數(shù)據(jù)交換和監(jiān)測功能。

1、WINCC組態(tài)

中央控制室利用WINCC進行上位機系統(tǒng)組態(tài)生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)，對PLC采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，并實時顯示設(shè)備的運行狀態(tài)、運行時間，故障報警處理，報表輸出等，實現(xiàn)全廠所有設(shè)備的監(jiān)控。本系統(tǒng)包括監(jiān)控主界而和多個控制站子界面，主界面包括全廠所有設(shè)備及管線，為了反映各設(shè)備的運行情況并反映污水流動工藝過程，分別制作了MCCl、MCC2、MCC4子界面，還有報表打印、交接班登錄界面等輔助界而。WINCC標(biāo)準化的組態(tài)界而，人機接口能力強，易于掌握，方便設(shè)計、調(diào)試和現(xiàn)場運行。

2、PLC控制系統(tǒng)

根據(jù)工藝要求，PLC上電自檢無誤后，根據(jù)上位機監(jiān)控系統(tǒng)的信號來控制全廠設(shè)備的啟停、正反轉(zhuǎn)等動作。PLC完成污水處理廠全部設(shè)備如進水泵、粗格柵、皮帶輸送機等的數(shù)據(jù)采集，簡單運算處理后上傳給上位機監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)電路發(fā)生斷路、短路或過載等時，PLC采集的數(shù)據(jù)就會超過設(shè)定的閾值，PLC將控制設(shè)備停止，同時給上位機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送報警信號。全部傳感器均采用在線儀表，變送器將采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4～20mA標(biāo)準電流信號，直接傳人SM331、332(模擬量輸入、輸出模塊)，經(jīng)模數(shù)變換成0～27648的數(shù)字量。開關(guān)量的輸入輸出傳人SM321、322(數(shù)字量輸入、輸出模塊)。

2.1、污水處理控制系統(tǒng)的PLC配置

2.1.1控制系統(tǒng)構(gòu)成圖

圖1控制系統(tǒng)構(gòu)成圖 PLC選型控制器。它有以下優(yōu)點：極高的可靠性、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實時特性、強勁的通訊能力、豐富的擴張模塊 主控PLC 進水閥門 遠程I/O 出水。

2.1.2模塊功能概述

1.CPU模塊

集成的24V負載電源可直接連接到傳感器和變送器執(zhí)行器CPU 221 222具有180mA輸出；CPU 224 CPU 224XP CPU 226分別輸出280400mA?？捎米髫撦d電源。

2.I/O模塊

CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點 CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點CPU 224XP具有14個輸入點和10個輸 出點CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。 CPU 224本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點。 可連接7個擴展模塊最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器2路獨立的20kHz高速脈沖輸出具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口具有PPI通訊協(xié)議、MPI。

3、數(shù)據(jù)通信

系統(tǒng)通過光纖將中央控制室和3個分控室連接成一個網(wǎng)絡(luò)。通過客戶機操作站和CPl613通信卡和光纖鏈路模塊(OLM)相連接，實現(xiàn)了下位機PLC控制單元與上位機WINCC組態(tài)軟件之間的數(shù)據(jù)通信。在工控機上安裝有以太網(wǎng)卡，下位機帶有CP340通信模塊，如果和現(xiàn)場的一些儀表通訊不便于接線，還可以采用無線通訊模塊SY-WT6達到幾公里的無線傳輸。為了使上位工控機與下位機PLC成功實現(xiàn)通信，需首先對CP340初使化，然后利用WINCC中標(biāo)簽(Tag)歸檔的功能直接將上位工控機中的內(nèi)存變量與PLC中的位(Bit)、字(Word)或雙字(DWord)連接起來。通過以太網(wǎng)將上位計算機系統(tǒng)和現(xiàn)場監(jiān)測與控制點緊密地結(jié)合成一個局域網(wǎng)整體，加上PLC遠程安全通訊模塊SY-RSCM，構(gòu)成一個完整的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的一體化系統(tǒng)，可以很方便地利用PLC系統(tǒng)所特有的功能，實現(xiàn)對整個控制系統(tǒng)的在線遠程診斷功能。參考文獻

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